CN105403981A - 一种高像质光学镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高像质光学镜头，其包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、滤光片、感光元件；第一透镜为正焦距透镜，第二透镜为负焦距透镜，第三透镜为正焦距透镜，第四透镜为负焦距透镜，第五透镜为正焦距透镜，第六透镜为负焦距透镜。本发明镜头能够达到2100万像素以上，而现有微型数位镜头一般是8M-13M。本发明的照度像面整体均匀、高亮度(光圈数达到F1.6)，本发明可以用于2000-3000万像素的CMOS感光片，画幅较高，成像细腻度强。

Description

一种高像质光学镜头
【技术领域】
本发明涉及一种光学镜头，尤其涉及一种应用于高像素需求的手机外挂或数码机及移动DV的光学镜头，该镜头由6片非球面透镜组成。
【背景技术】
目前使用的手机数码镜头普遍存在这样的缺点：全塑胶镜片结构，像素提高困难、成像画面税利度低、芯片小，市场上现在主流的照相手机主要是1300万像素以下的全塑胶结构镜头，所拍摄的图像无论是整体的清晰度还是照度的均匀性等方面均不够理想，成像细腻度差、达不到实际像素的成像质量，不足以打印精美的照片，同单反相机相比，放大后图片噪点多，成像质量差异明显；且为达到高像素大光圈，一般采用8片以上的结构，光学总长大于20mm。
本发明为克服以上的缺点，进行了大量的改进。
【发明内容】
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种2000万-3000万像素、大光圈，可用于数码相机和手机外挂设备的高像质光学镜头。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了下列技术方案：
一种高像质光学镜头，其特征在于其包括在成像系统前端设置的光阑，光阑后从外到里依次设有第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、滤光片、感光元件；所述的第一透镜为正焦距透镜，第二透镜为负焦距透镜，第三透镜为正焦距透镜，第四透镜为负焦距透镜，第五透镜为正焦距透镜，第六透镜为负焦距透镜；所述的第一透镜朝向物面的一面为双曲线型非球面，另一面为圆形非球面，R值大于零，为凹面；第二透镜朝向物面的一面为椭圆非球面，另一面为双曲线非球面，两个表面呈弯月形状；第三透镜朝向物面的面为扁圆形非球面，另一面为双曲线非球面；第四透镜的两个表面均为双曲线非球面，两个表面呈弯月形状；第五透镜朝向物面的一面为扁圆形非球面，另一面为双曲线非球面；第六透镜朝向物面的一面为圆形非球面，另一面为双曲线非球面，此透镜采用双曲线非球面。
如上所述的一种高像质光学镜头，其特征在于第一透镜的焦距为f，第二透镜的焦距为f，第三透镜的焦距为f，第四透镜的焦距为f，第五透镜的焦距为f，第六透镜的焦距为f，镜头的总焦距为f，各焦距有以下关系：
-1.5<(f1)/(f2)<0；
-3.5<(f3)/(f4)<-2；
-1.5<(f5)/(f6)<-1；
此镜头为正负镜片交替结构，正负正负正负透镜组合。
如上所述的一种高像质光学镜头，其特征在于第一透镜的色散系数为lens，第二透镜的色散系数为lens，第三透镜的色散系数为lens，第四透镜的色散系数为lens，第五透镜的色散系数为lens，第六透镜的色散系数为lens，各镜片的色散系数满足以下关系：
lens1+lens3+lens5+lens6>35；
lens2+lens4≤25；
lens1-lens2≥15；
lens3-lens4≥15。
如上所述的一种高像质光学镜头，其特征在于其总长为TL，第一透镜的中心厚度为T、第二透镜的中心厚度为T、第三透镜的中心厚度为T、第四透镜的中心厚度为T、第五透镜的中心厚度为T、第六透镜的中心厚度为T，后焦为BL，第一透镜至第二透镜空气间隔为A，第二透镜至第三透镜空气间隔为A，第三透镜至第四透镜空气间隔为A，第四透镜至第五透镜空气间隔为A，第五透镜至第六透镜空气间隔为A，各厚度间满足如下关系：
0.1＜A12+A23+A34+A45+A56/TL＜0.25；
0.05＜BL/TL＜0.1；
0.5＜f/TL＜0.75；
2＜T3/T4＜2.5；
0.5＜A45/A12+A23+A34+A45+A56＜0.75；
8＜A23/A12＜15；
如上所述的一种高像质光学镜头，其特征在于所述的第一、第二、第三、第四、第五和第六透镜的非球面的表面形状满足以下方程：
Z＝cy2/{1+√[1-(1+k)c2y2]}+α1y2+α2y4+α3y6+α4y8+α5y10+α6y12+α7y14+α8y16；
在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于-时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于-时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于-到之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于时，透镜的面形曲线为扁圆形；α至α分别表示各径向坐标所对应的系数。
本发明与现有技术相比具有如下的优点：
1、本发明镜头能够达到2100万像素以上，而现有微型数位镜头一般是8M-13M。
2、本发明的照度像面整体均匀、高亮度(光圈数达到F1.6)，而现有微型数位镜头多数中心亮，四周暗。
3、本发明可以用于2000-3000万像素的CMOS感光片，画幅较高，成像细腻度强。
4、更关键的是由于本系统摒弃了全塑结构，采用了玻璃非球面加塑料非球面结构,故光学系统的几何传递函数得到很大提高,可以使该产品的税利度、透过率、色彩还原性得到显著提升。玻璃材料的折射率高于1.8，有利于镜头的小型化实现。权衡了高像质与低成本之间的平衡。
【附图说明】
图1是本发明的剖面示意图。
图2是本发明的分解示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明进行详细描述：
如图1、2所示，一种高像质光学镜头，可以用于相对便宜的高像素CMOS感光片，适用于1寸以下的芯片，成像系统前端设置有光阑8，光阑后从外到里依次设有第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、滤光片7、感光元件9。所述的第一透镜1为正焦距透镜，第二透镜2为负焦距透镜、第三透镜3为正焦距透镜、第四透镜4为负焦距透镜、第五透镜5为正焦距透镜、第六透镜6为负焦距透镜。所述的第一透镜1朝向物面10的一面为双曲线型非球面，另一面为圆形非球面，R值大于零，为凹面。一般此类结构第一枚镜片为双凸透镜，此镜头在这里有突破，有效的保证了大光圈的实现。第二透镜2朝向物面10的一面为椭圆非球面，另一面为双曲线非球面，两个表面呈弯月形状，为了减小光线在各透镜之间的折射变化角度，控制成像畸变，结构上需要尽量减小第一透镜和第二透镜之间的距离。第三透镜3朝向物面的面为扁圆形非球面，另一面为双曲线非球面。第四透镜4的两个表面均为双曲线非球面，两个表面呈弯月形状。第五透镜5朝向物面10的一面为扁圆形非球面，另一面为双曲线非球面。第六透镜6朝向物面10的一面为
圆形非球面，另一面为双曲线非球面，此透镜采用双曲线非球面，作用是可以很好地改善场曲像差。
所述的第六透镜朝向像方的那一侧还设有滤光片7，光线是从滤光片7进入的，滤光片对感光元件9有一定的保护作用，同时也过滤一部分光线减少杂光和光斑等，使图像色彩亮丽和锐利的同时具有良好的色彩还原性。
孔径光阑面位于光学系统第一透镜前方，它可以使得系统的镜片通光口径小同时降低光学系统的出射角，从而使得光学系统的体积小型化。
所述第一透镜采用高折射率(折射率大于1.8以上)的玻璃非球面，由于加大了光线的折射，它可以使得整个镜头的长度得到有效控制。
第一透镜的焦距为f1，第二透镜的焦距为f2，第三透镜的焦距为f3，第四透镜的焦距为f4，第五透镜的焦距为f5，第六透镜的焦距为f6，镜头的总焦距为f，各焦距有以下关系：
-1.5<f1/f2<0；
-3.5<f3/f4<-2；
-1.5<f5/f6<-1
在光学结构中，此镜头为正负镜片交替结构，正负正负正负透镜组合，可以更好的校正球差。关于镜片第一透镜和第二透镜的焦距满足公式-1.5<f1/f2<0时，可以解决本发明结构的焦距分配问题，控制公差分布均衡性，可以有效实现系统长度超薄和降低结构性公差敏感问题。
第一透镜的色散系数为lens1，第二透镜的色散系数为lens2，第三透镜的色散系数为lens3，第四透镜的色散系数为lens4，第五透镜的色散系数为lens5，第六透镜的色散系数为lens6，各镜片的色散系数满足以下关系：
lens1+lens3vlens5vlens6>35；
lens2+lens4≤25；
lens1-lens2≥15；
lens3-lens4≥15。
光学镜头其总长为TL，第一透镜的中心厚度为T1、第二透镜的中心厚度为T2、第三透镜的中心厚度为T3、第四透镜的中心厚度为T4、第五透镜的中心厚度为T5、第六透镜的中心厚度为T6，后焦为BL，第一透镜至第二透镜空气间隔为A12，第二透镜至第三透镜空气间隔为A23，第三透镜至第四透镜空气间隔为A34，第四透镜至第五透镜空气间隔为A45，第五透镜至第六透镜空气间隔为A56，各厚度间满足如下关系：
0.1＜(A12+A23+A34+A45+A56)/TL＜0.25；
0.05＜BL/TL＜0.1；
0.5＜f/TL＜0.75；
2＜T3/T4＜2.5；
0.5＜A45/(A12+A23+A34+A45+A56)＜0.75；
8＜A23/A12＜15。
所述的第一、第二、第三、第四、第五和第六透镜的非球面的表面形状满足以下方程：Z＝cy2/{1+√[1-(1+k)c2y2]}+α1y2+α2y4+α3y6+α4y8+α5y10+α6y12+α7y14+α8y16；在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标(其单位和透镜长度单位相同)，k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形；α1至α8分别表示各径向坐标所对应的系数。

Claims (5)

1.一种高像质光学镜头，其特征在于其包括在成像系统前端设置的光阑(8)，光阑后从外到里依次设有第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)、第五透镜(5)、第六透镜(6)、滤光片(7)、感光元件(9)；所述的第一透镜(1)为正焦距透镜，第二透镜(2)为负焦距透镜，第三透镜(3)为正焦距透镜，第四透镜(4)为负焦距透镜，第五透镜(5)为正焦距透镜，第六透镜(6)为负焦距透镜；所述的第一透镜(1)朝向物面的一面为双曲线型非球面，另一面为圆形非球面，R值大于零，为凹面；第二透镜(2)朝向物面的一面为椭圆非球面，另一面为双曲线非球面，两个表面呈弯月形状；第三透镜(3)朝向物面的面为扁圆形非球面，另一面为双曲线非球面；第四透镜(4)的两个表面均为双曲线非球面，两个表面呈弯月形状；第五透镜(5)朝向物面的一面为扁圆形非球面，另一面为双曲线非球面；第六透镜(6)朝向物面的一面为圆形非球面，另一面为双曲线非球面，此透镜采用双曲线非球面。
2.根据权利要求1所述的一种高像质光学镜头，其特征在于第一透镜的焦距为(f1)，第二透镜的焦距为(f2)，第三透镜的焦距为(f3)，第四透镜的焦距为(f4)，第五透镜的焦距为(f5)，第六透镜的焦距为(f6)，镜头的总焦距为(f)，各焦距有以下关系：
-1.5<(f1)/(f2)<0；
-3.5<(f3)/(f4)<-2；
-1.5<(f5)/(f6)<-1；
此镜头为正负镜片交替结构，正负正负正负透镜组合。
3.根据权利要求1所述的一种高像质光学镜头，其特征在于第一透镜的色散系数为(lens1)，第二透镜的色散系数为(lens2)，第三透镜的色散系数为(lens3)，第四透镜的色散系数为(lens4)，第五透镜的色散系数为(lens5)，第六透镜的色散系数为(lens6)，各镜片的色散系数满足以下关系：
(lens1)+(lens3)+(lens5)+(lens6)>35；
(lens2)+(lens4)≤25；
(lens1)-(lens2)≥15；
(lens3)-(lens4)≥15。
4.根据权利要求1或2所述的一种高像质光学镜头，其特征在于其总长为(TL)，第一透镜的中心厚度为(T1)、第二透镜的中心厚度为(T2)、第三透镜的中心厚度为(T3)、第四透镜的中心厚度为(T4)、第五透镜的中心厚度为(T5)、第六透镜的中心厚度为(T6)，后焦为(BL)，第一透镜至第二透镜空气间隔为(A12)，第二透镜至第三透镜空气间隔为(A23)，第三透镜至第四透镜空气间隔为(A34)，第四透镜至第五透镜空气间隔为(A45)，第五透镜至第六透镜空气间隔为(A56)，各厚度间满足如下关系：
0.1＜(A12)+(A23)+(A34)+(A45)+(A56)/TL＜0.25；
0.05＜(BL)/(TL)＜0.1；
0.5＜(f)/(TL)＜0.75；
2＜(T3)/(T4)＜2.5；
0.5＜A45/(A12)+(A23)+(A34)+(A45)+(A56)＜0.75；
8＜(A23)/(A12)＜15。
5.根据权利要求1或2所述的一种高像质光学镜头，其特征在于所述的第一、第二、第三、第四、第五和第六透镜的非球面的表面形状满足以下方程：
Z＝cy2/{1+√[1-(1+k)c2y2]}+α1y2+α2y4+α3y6+α4y8+α5y10+α6y12+α7y14+α8y16；
在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标(其单位和透镜长度单位相同)，k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形；α1至α8分别表示各径向坐标所对应的系数。
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